Nr II/3/2014, POLSKA AKADEMIA NAUK, Oddział w Krakowie, s. 643–656 Komisja Technicznej Infrastruktury Wsi
DOI: http://dx.medra.org/10.14597/infraeco.2014.2.2.047
AGROKLIMATOLOGICZNA OCENA OPADÓW
ATMOSFERYCZNYCH OKRESU WEGETACYJNEGO
W REJONIE BYDGOSZCZY
Jacek Żarski, Stanisław Dudek, Renata Kuśmierek-Tomaszewska, Waldemar Bojar, Leszek Knopik, Wojciech Żarski
Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy im. J.J. Śniadeckich w Bydgoszczy
AGRO – CLIMATOLOGICAL ASSESSMENT OF THE GROWING
SEASON RAINFALL IN THE BYDGOSZCZ REGION
Streszczenie
Celem badań była agroklimatologiczna ocena wysokości opa-dów w skali lokalnej, zmierzająca głównie do określenia trenopa-dów ich zmian oraz ewentualnego narastania zmienności wraz z upływem czasu. W badaniach chodziło także o wykazanie wpływu wysokości opadów atmosferycznych na plonowanie wybranych roślin uprawnych w rejonie Bydgoszczy. Materiał stanowiły wyniki pomiarów opadów atmosferycz-nych, wykonywanych w sposób standardowy w Stacji Badawczej Uni-wersytetu Technologiczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, zlokalizowa-nej w miejscowości Mochle, położozlokalizowa-nej około 20 km od centrum miasta (φ =53013’ N, λ=17051’E, h=98,5 m n.p.m.) na obszarze słabo zurbanizo-wanym i uprzemysłowionym, w latach 1981-2010. Wykorzystano także wyniki plonowania wybranych roślin uprawnych (ziemniak, jęczmień, kukurydza na ziarno, strączkowe), pochodzące z produkcji na terenie województwa kujawsko-pomorskiego i własnych doświadczeń polo-wych. Wykazano, że średnie wieloletnie opady atmosferyczne w okresie wegetacyjnym pozwalają zaliczyć rejon Bydgoszczy do obszarów o naj-niższych opadach w Polsce. Opady te cechowała bardzo duża zmienność czasowa, powodująca klimatyczne ryzyko uprawy roślin. Największa zmienność czasowa dotyczyła miesiąca sierpnia. Nie stwierdzono
nato-miast poszerzenia zmienności czasowej sum opadów w latach 1996-2010, w porównaniu do okresu 1981-1995. Istotny trend wzrostu sum opadów w okresie od 1981 do 2010 stwierdzono tylko w miesiącu maju. Zary-sowała się tendencja do spadku udziału opadów letnich (VI-VIII) w su-mie rocznej, zgodna z projekcjami IPCC. Sumy opadów atmosferycznych wysoce istotnie wpływały na wysokość plonów wybranych upraw rolni-czych. Najwyższe współczynniki korelacji uzyskano uzależniając plon od sumy opadów w miesiącach wzmożonych potrzeb wodnych roślin. Lepsze zależności opady-plon uzyskano wykorzystując wyniki plonowa-nia w skali produkcyjnej, w porównaniu ze skalą doświadczeń polowych. Słowa kluczowe: opady atmosferyczne, okres wegetacyjny, rejon Byd-goszczy, pogoda-plon
Summary
The aim of the research was an agro-climatologic assessment of the amount of rainfall on a local scale, mainly aimed to identify trends in their changes and a possible rise in their variability over time. In the studies also we wanted to demonstrate the impact of the amount of rainfall in the region of Bydgoszcz on the yield of some crops. Material for the study consists of rainfall measurements, carried out in a stand-ard way in the years 1981-2010 at the Research Station of the Univer-sity of Technology and Life Sciences in Bydgoszcz. Station is located in the village of Mochle, located approximately 20 km from the city centre ( φ=53013’ N, λ=17051’E, h=98.5 m above sea level) in sparsely urbanized and industrialized area. We also used data of the yield of selected crops (potato, barley, corn for grain, legumes), from the production in the region of Kujawy and Pomorze as well as from our own experimental field. It has been shown that the average long-term rainfall during the growing season allows for classifying Bydgoszcz region as the area with the lowest rainfall in Poland. Analyzed rainfalls were characterized by a very high variability in time, resulting in climatic risk of plant growing.The largest temporal variability related to August.However, there was no extension of the time variability of rainfall totals in the period 1996-2010, as compared to the period 1981-1995.The sole significant growth trend during the pe-riod 1981-2010 was found in May.It appeared a tendency to a decline in summer rainfall totals (VI-VIII) in the annual rainfall total, which is con-sistent with the IPCC projections.Rainfall totals had highly significant im-pact on yields of selected crops.The highest correlation coefficients were found in relations crop-rainfall in the months of increased water needs
of plants. Better correlations rainfall-crop were found using data from the production scale as compared with the scale of experimental field.
Key words: rainfall, growing season, the Bydgoszcz region, weather-yield model
WSTĘP
Najważniejszym meteorologicznym czynnikiem plonotwórczym, wpły-wającym bezpośrednio na wielkość i jakość produkcji rolniczej są opady atmos-feryczne, które cechują się bardzo dużą zmiennością wysokości i rozkładu w po-szczególnych sezonach wegetacyjnych. W warunkach klimatu umiarkowanego przejściowego między morskim a kontynentalnym, charakterystycznego dla centralnej części Polski, a zatem i rejonu Bydgoszczy, zmienność ta skutkuje du-żymi wahaniami wskaźników wydajności produkcji roślinnej w kolejnych latach (Chmura i in. 2009, Bojar i in. 2012, Kuśmierek-Tomaszewska i in. 2013, Żarski i in. 2013). Wahania te są tym większe, im mniejsze są możliwości retencjono-wania przez gleby wody, pochodzącej z opadów atmosferycznych. W rejonie Bydgoszczy znaczny udział stanowią gleby piaszczyste, zaliczane do komplek-sów żytnich dobrych, słabych i bardzo słabych, cechujące się niską pojemno-ścią wodną i głębokim zaleganiem wód gruntowych, ograniczającym możliwość podsiąku. Z analizy Grabarczyka i in. (1990) wynika, iż gleby te zajmują na ob-szarze byłego województwa bydgoskiego 46,4%, spośród 416,4 tys. ha gruntów ornych, położonych w granicach Krainy Wielkich Dolin.
Ważną cechą opadów atmosferycznych jest również fakt, iż w okresie wegetacyjnym stanowią one kompleksowy wskaźnik warunków pogodowych i wyznacznik innych plonotwórczych czynników meteorologicznych, korelując odwrotnie proporcjonalnie z sumami usłonecznienia rzeczywistego, temperaturą powietrza oraz niedosytem wilgotności. Jak wynika z badań Grabarczyka i in. (1994), można z dużą dokładnością wyznaczyć ewapotranspirację, a zatem kli-matyczne bilanse wodne oraz wskaźniki potrzeb i niedoborów wodnych roślin uprawnych, na podstawie znajomości tylko sum opadów atmosferycznych.
Dane charakteryzujące warunki opadowe rejonu Bydgoszczy są dość liczne, jednak rozproszone w publikacjach dotyczących syntezy klimatu Pol-ski, regionów lub nawet poszczególnych miejscowości. W publikacjach tych akcentowana jest przede wszystkim zmienność przestrzenna opadów lub ich charakterystyki średnie wieloletnie (Bąk 2003, Żarski i Dudek 1999, 2000). Tymczasem, w związku z przewidywanymi zmianami klimatu, ważniejszą kwe-stią stają się nie „stare” lecz „nowe” uwarunkowania klimatyczne rolnictwa
i opracowywanie procesów dostosowawczych (Kundzewicz i Kozyra 2011). W odniesieniu do opadów atmosferycznych, kwestię tę podejmowały w skali całej Polski między innymi Ziernnicka-Wojtaszek (2006) oraz Czarnecka i Ni-dzgorska-Lencewicz (2012), dochodząc do wniosku, że wieloletnie sumy wyso-kości opadów atmosferycznych w Polsce nie wykazują istotnych trendów zmian. Jednak w odniesieniu do narastania zmienności opadów, autorki sformułowały przeciwstawne wnioski. Według badań Kuchara i Iwańskiego (2013) sumy opa-dów na lata 2050-2060 dla okresu wegetacji w centralnej Polsce w zależności od scenariusza zmian klimatu pozostaną na aktualnym poziomie (scenariusz GISS) lub zmniejszą się o około 30% (scenariusz HadCM3 oraz GFDL R14). Wszyst-kie scenariusze wskazują jednak wzrost wariancji opadów, nawet do 20%. Zda-niem Kundzewicza i Kozyry (2011) modele klimatyczne zgodnie pokazują, że opady atmosferyczne w niektórych obszarach średnich szerokości geograficz-nych zmaleją w lecie. Jednak, projekcje zmian opadów są niepewne, a czasem niezgodne nawet co do kierunku tych zmian.
W tym świetle celowe wydało nam się podjęcie badań dotyczących agro-klimatologicznej oceny opadów w skali lokalnej, zmierzających zwłaszcza do określenia trendów ich zmian oraz ewentualnego narastania zmienności wraz z upływem czasu. W badaniach chodziło także o wykazanie wpływu wyso-kości opadów atmosferycznych na plonowanie wybranych roślin uprawnych w rejonie Bydgoszczy.
MATERIAŁ I METODY
Materiał stanowiły wyniki pomiarów opadów atmosferycznych, wyko-nywanych w sposób standardowy w Stacji Badawczej Uniwersytetu Technolo-giczno-Przyrodniczego w Bydgoszczy, zlokalizowanej w miejscowości Mochle, położonej około 20 km od centrum miasta (φ=53013’ N, λ=17051’E, h=98,5 m n.p.m.) na obszarze słabo zurbanizowanym i uprzemysłowionym. Jest to zatem punkt pomiarowy wolny od wpływu miejskich czynników antropogenicznych reprezentatywny dla rejonu Bydgoszczy, działający nieprzerwanie od 1949r. W trosce o jednorodność serii pomiarowej, działając w zgodzie z zaleceniami WMO, w pracy analizowano tylko sumy opadów atmosferycznych okresu wege-tacyjnego w okresie 30-letnim (1981-2010). Wydłużenie serii wydatnie zwięk-sza co prawda materiał analityczny i możliwości wnioskowania, jednak ryzyko nie zachowania fundamentalnej w tego typu badaniach zasady porównywalno-ści wyników pomiarów i obserwacji meteorologicznych jest znacznie większe. W efekcie może to prowadzić do błędnych wniosków ze względu na brak speł-nienia warunku porównywalności miejsca pomiarów, przyrządów pomiarowych lub procedur uśredniania danych (Kuśmierek i in. 2012).
Zastosowano wskaźniki, sposoby prezentacji wyników oraz proste metody statystyczne powszechnie stosowane w opracowaniach klimatologicznych (Gar-nier 1996, Kossowska-Cezak i in. 2000). Przydatna była szczególnie metoda trendów z zastosowaniem równań regresji liniowej w odniesieniu do 30-letniego okresu pomiarowego. W celu określenia ewentualnego wzrostu zmienności cza-sowej opadów, odniesiono ich zakresy i współczynniki zmienności (CV) w okre-sie 1996 – 2010 do poprzedniego 15-lecia 1981-1995.
W pracy wykorzystano także dane dotyczące wysokości plonów wybra-nych upraw rolniczych w warunkach produkcyjwybra-nych w województwie kujaw-sko-pomorskim, korzystając z baz danych umieszczonych na stronach interne-towych Głównego Urzędu Statystycznego – Baza Danych Regionalnych. Pod uwagę wzięto wysokość plonów w latach 2006-2012 następujących upraw: ziemniak, jęczmień, kukurydza uprawiana na ziarno oraz strączkowe. Wybór upraw i lat wiązał się z możliwością wykorzystania i porówanania podobnych wyników plonowania uzyskanych w skali doświadczalnej. Ścisłe doświadcze-nia polowe z roślinami uprawianymi w Stacji Badawczej UTP w Mochełku koło Bydgoszczy na polach ustalonych według następstwa: ziemniak jadalny na oborniku, jęczmień jary browarny, bobik, kukurydza uprawiana na ziarno, prowadzono bowiem w tych samych latach. Były to doświadczenia z zastoso-waniem różnych technologii nawadniania. Jednak, co oczywiste, w niniejszej pracy wykorzystano tylko plony pochodzące z uprawy w warunkach bez nawad-niania. Doświadczenia w Mochełku prowadzono na glebie płowej wytworzonej z piasków fluwioglacjalnych na płytko zalegającej glinie średniej, zaklasyfiko-wanej do klasy bonitacyjnej IVa i kompleksu przydatności rolniczej żytniego bardzo dobrego. Pod względem stopnia zwięzłości jest to gleba lekka na podłożu zwięzłym. Zastosowano prosty algorytm obliczeniowy, zwany modelem pogo-da-plon typu statystyczno-empirycznego, pozwalający określić wpływ wyso-kości opadów atmosferycznych na wysokość plonowania wymienionych roślin uprawnych. Podstawowe narzędzie statystyczne wykorzystywane w opracowa-niu stanowił współczynnik korelacji Pearsona i metody regresji liniowej. Za-leżność wielkości plonów wybranych upraw rolniczych od wysokości opadów atmosferycznych badano uwzględniając sumy opadów w różnych krokach cza-sowych (pojedynczy miesiąc lub okresy kilkumiesięczne, uwzględniając miesią-ce od kwietnia do września), stanowiących fragment lub całość okresu wzrostu i rozwoju badanych roślin. W pracy przedstawiono tylko zależności najbardziej istotne, które cechowały najwyższe współczynniki korelacji i determinacji.
WYNIKI I DYSKUSJA
Średnia wieloletnia 1981-2010 suma opadów atmosferycznych okresu wegetacyjnego wynosiła w rejonie Bydgoszczy 307,6 mm (tab.1). Miesiącem
o najwyższej średniej sumie opadów był lipiec (69,8mm), a najniższej kwiecień (27,0mm). Zarówno pod względem rozkładu miesięcznego, jak i bezwzględnych ilości opadu, średnie wieloletnie charakterystyki są ogólnie zgodne z opisywa-nymi w literaturze (Bąk 2003, Żarski i Dudek 1999, 2000). Pozwalają one zali-czyć rejon Bydgoszczy do obszarów o najniższych średnich opadach atmosfe-rycznych okresu wegetacyjnego (IV-IX) w Polsce.
Tabela 1. Charakterystyka zmienności sum opadów atmosferycznych okresu wegetacyjnego w rejonie Bydgoszczy (1981-2010)
Table 1. Characterization of the variability of rainfall totals in a growing season in the Bydgoszcz region (1981-2010)
Miesiące Month
Średnia
Mean Maximum (rok)Maksymalna Minimum (rok)Minimalna ZakresRange standardowe SDOdchylenie zmiennościWspółczynnik CV
mm mm mm mm mm % IV 27,0 (2006)77,0 (2009)0,4 76,6 16,4 60,7 V 49,3 (2002)111,5 (1988)5,1 106,4 30,0 60,9 VI 52,8 (1991)120,4 (2008)15,5 104,9 29,1 55,1 VII 69,8 (2001)146,1 (1994)6,5 139,6 38,2 54,7 VIII 62,6 (1985)210,5 (1992)12,0 198,5 45,4 72,5 IX 46,0 (2001)122,6 (1982)3,6 119,0 29,6 64,3 IV-IX 307,6 (1985)490,0 (1992)139,1 350,9 88,4 28,7 V-VI 102,1 (2007)178,6 (2008)27,0 151,6 40,1 39,3 VI-VII 122,6 (2001)226,6 (1983)34,5 192,1 52,4 42,7 VI-VIII 185,2 (1985)364,4 (1992)64,2 300,2 65,9 35,6
Opady atmosferyczne okresu wegetacyjnego w rejonie Bydgoszczy cechowała bardzo duża zmienność czasowa. W badanym okresie wielolet-nim 1981-2010, najwyższą sumę opadów zanotowano w 1985r. (490,0mm, a więc suma dorównująca niemal średniej sumie rocznej), a najniższą w 1992r.
(139,1mm – suma porównywalna z normą dwumiesięczną w okresie letnim). Współczynnik charakteryzujący zmienność sum opadów całego okresu wegeta-cyjnego wyniósł 28,7%. Zmienność ta była jeszcze bardziej wyraźna, jeżeli ana-lizowało się ją w krótszych przedziałach. W odniesieniu do sumy lata (VI-VII) wynosiła ona 35,6%, w okresie wzmożonych potrzeb wodnych zbóż podstawo-wych (V-VI) kształtowała się na poziomie 39,3%, a w czasie krytycznym pod względem zapotrzebowania na wodę m.in. ziemniaka średniowczesnego i ku-kurydzy uprawianej na ziarno (VI-VII) – 42,7%. Zmienność sum miesięcznych opadów wynosiła od 54,7% w lipcu do 72,5% w sierpniu. Spośród wszystkich analizowanych 180 miesięcznych sum (30 lat x 6 miesięcy) najniższe opady wystąpiły w kwietniu 2009r. (zaledwie 0,4mm), a najwyższe w sierpniu 1985r. (aż 210,5mm).
Biorąc pod uwagę ekstrema zamieszczone w tab.1, można zauważyć, że występowały one zarówno w latach osiemdziesiątych XX wieku (6 spośród 20) i dziewięćdziesiątych (5 spośród 20). Najwięcej zanotowano w latach 2001-2010 (9), co może stanowić punkt wyjścia do analizy narastania ekstremalności wa-runków opadowych w cyklach miesięcznych. Jednak dane zamieszczone w tabe-li 2 nie potwierdzają wzrostu zmienności czasowej miesięcznych i okresowych sum opadów. W zdecydowanej większości analizowanych przypadków, współ-czynniki zmienności opadów w 15-leciu 1996-2010 były bowiem mniejsze niż w poprzednim okresie 1981-1995. Wyjątek stanowił kwiecień i czerwiec, w któ-rych stwierdzono wzrost zmienności czasowej, przy czym jednoznaczny (także wzrost zakresu opadów) dotyczył tylko sum opadów kwietnia. Ogólny obraz tej prostej analizy nie pozwala na potwierdzenie powszechnych opinii o rosnącej zmienności opadów i jest zgodny z wnioskiem Czarneckiej i Nidzgorskiej-Len-cewicz (2012), wyciągniętym na podstawie oceny sezonowych sum opadów w latach 1951-2010 w 38 stacjach meteorologicznych IMGW.
Zgodne z innym wnioskiem Czarneckiej i Nidzgorskiej-Lencewicz (2012), dotyczącym nie wykazania statystycznie istotnego trendu liniowego zmian wy-sokości sezonowych sum opadów w latach 1951-2000 na obszarze Polski oraz z wnioskiem Ziernickiej-Wojtaszek (2006), oceniającej wielolecie 1971-2000, są wyniki lokalnych badań własnych zamieszczone w tabeli 3. W 9 na analizo-wanych 10 przypadków, nie stwierdzono bowiem istotnych trendów, ani tenden-cji (bardzo niskie współczynniki korelatenden-cji i determinatenden-cji) zmian sum opadów wraz z upływem czasu od 1981 do 2010r. Istotny trend wzrostowy wykazano tylko w odniesieniu do sum opadów miesiąca maja (rys.1).
Badano zarówno bezwzględne, jak i znormalizowane za pomocą funkcji f(P) = (P)1/3 sumy opadów. Jak podaje Łabędzki (2006) rozkład opadów w wie-loleciu nie wykazuje charakteru rozkładu normalnego, zatem pewniejszą ocenę trendów i tendencji zmian uzyskuje się po normalizacji ciągów danych.
Tabela 2. Porównanie zmienności czasowej sum opadów atmosferycznych okresu wegetacyjnego w rejonie Bydgoszczy w latach 1981-1995 oraz 1996-2010
Table 2. Comparison of temporal variability of rainfall totals in a growing season in the years 1981-1995 and 1996-2010 in the Bydgoszcz region
Miesiące
Month Zakres Range1981-1995 Zakres Range1996-2010
Współczynnik zmienności CV 1981-1995 Współczynnik zmienności CV 1996-2010 IV 34,6 76,6 51,6 65,0 V 74,0 100,0 58,1 51,5 VI 101,3 90,0 47,6 62,6 VII 121,1 121,9 66,6 41,0 VIII 198,5 135,6 84,3 63,8 IX 91,7 105,9 67,7 63,2 IV-IX 350,9 269,7 31,5 24,1 V-VI 120,6 151,6 39,3 39,6 VI-VII 147,6 180,6 45,9 40,6 VI-VIII 300,2 168,8 45,0 25,7
Tabela 3. Trendy i tendencje zmian sum opadów atmosferycznych okresu wegetacyjnego w rejonie Bydgoszczy wraz z upływem lat od 1981 do 2010 Tabela 3. Trends and tendencies of rainfall totals variations in a growing season in the Bydgoszcz region in subsequent years of the period 1981-2010
Miesiące Month
Bezwzględne sumy opadów
Absolute rainfall totals Znormalizowane sumy opadówNormalized rainfall totals Zmiana na 10 lat
Change in 10 years R2 Change in 10 yearsZmiana na 10 lat R2
IV +3,0 0,0267 +0,03 0,0014 V +13,7 0,1611* +0,34 0,1309* VI ̶ 8,5 0,0667 ̶ 0,23 0,0875 VII +7,8 0,0322 +0,18 0,0312 VIII +7,3 0,0201 +0,16 0,0252 IX +3,3 0,0096 +0,15 0,0262 IV-IX +26,6 0,0700 +0,20 0,0723 V-VI +5,1 0,0128 +0,06 0,0059 VI-VII ̶ 0,7 0,0002 ̶ 0,004 0,0001 VI-VIII +6,6 0,0078 +0,01 0,0148
Rysunek 1. Trend zmienności sum opadów atmosferycznych w miesiącu maju w rejonie Bydgoszczy w latach od 1981 do 2010 (mm)
Figure 1. Trend of the variability of rainfall totals in May in the Bydgoszcz region in the years 1981-2010 (mm)
W ocenie lokalnych warunków opadowych rejonu Bydgoszczy nie stwier-dzono żadnej (R2 = 0,0017) zmiany udziału sumy opadów półrocza letniego w sumie rocznej (rys.2). Zarysował się natomiast malejący udział w niej opadów letnich (VI-VIII), co ilustruje rys.3. Stwierdzony malejący iloraz sumy opadów lata do sumy rocznych opadów jest zgodny z wynikami badań Czarneckiej i Ni-dzgorskiej-Lenceiwcz (2012) oraz projekcjami IPCC, sygnalizowanymi w pracy Kundzewicza i Kozyry (2011).
Analiza regresji liniowej wykazała istotny wpływ sum opadów atmosfe-rycznych na plonowanie wybranych upraw rolniczych (tab. 4). Analizę tę wyko-nano co prawda na bardzo krótkiej serii (N= 7 lat), stąd współczynniki korelacji były bardzo wysokie, od 0,866 do 0,950. W badaniach chodziło nam jednak bardziej o zwrócenie uwagi na niezwykle istotną rolę warunków opadowych w kształtowaniu rozmiarów lokalnej produkcji roślinnej niż na uniwersalność i adekwatność równań matematycznych. Krótkie serie lat mają poza tym jeszcze jedną zaletę. Stosując je, zwłaszcza w latach obejmujących dość wyraźny wzrost wskaźników produkcyjności krajowego i regionalnego rolnictwa (2006-2012), unika się konieczności uwzględnienia postępu odmianowego i technologicznego. Uwzględnienie to z jednej strony sprawia, że serie dotyczące plonowania roślin stają się jednorodne i porównywalne, jednak z drugiej strony wprowadza
dodat-kowe błędy, wynikające z zastosowania statystycznych metod obróbki danych. Z danych zamieszczonych w tabeli 4 wynika, że najwyższe współczynniki kore-lacji uzyskano uzależniając wyniki plonowania od sumy opadów atmosferycz-nych w okresach wzmożoatmosferycz-nych potrzeb wodatmosferycz-nych testowaatmosferycz-nych upraw. W przy-padku jęczmienia był to okres V-VI, kukurydzy na ziarno V-VII, strączkowych i bobiku V-VII, ziemniaka średniowczesnego VI-VII, a ziemniaka uprawianego w skali produkcyjnej (a więc także odmian późniejszych) VI-VIII. Wynik ten jest całkowicie zgodny z rezultatami kompleksowych badań Chmury i in. (2009) oraz wcześniejszych badań własnych (Żarski i in. 2013). Zwraca uwagę fakt, iż z reguły wyższe współczynniki korelacji charakteryzowały związki opadów z plonowaniem roślin w warunkach produkcyjnych, niż w doświadczalnych, mimo znacznie mniejszego zakresu plonów i jego zmienności w latach. Do tej pory w badaniach agroklimatologicznych wykorzystujących modele pogoda--plon na ogół sięgano po dane doświadczalne, przeważnie wykonywane przez COBORU, zarzucając danym dotyczącym skali produkcyjnej małą zmienność i obiektywność. Zwrócenie uwagi na rolę opadów atmosferycznych w kształ-towaniu produkcji rolniczej, przy założeniu ich wyraźnych zmian w niedale-kiej przyszłości, stanowić może podstawę identyfikacji skutków potencjalnych zmian klimatycznych w regionalnej produkcji rolniczej, a także dokonania oce-ny możliwości reagowania na te zmiaoce-ny (Dragańska 2010, Kuchar i Iwański 2013, Rozbicki 2013)
Rysunek 2. Zmienność ilorazu sumy opadów okresu wegetacyjnego (IV-IX) do sumy rocznej (I-XII) w rejonie Bydgoszczy w latach od 1981 do 2010
Figure 2. The variability of quotient of rainfall total in a growing season (IV-IX) to annual rainfall total (I-XII) in the Bydgoszcz region in the years 1981-2010
Rysunek 3. Zmienność ilorazu sumy opadów lata (VI-VIII) do sumy rocznej (I-XII) w rejonie Bydgoszczy w latach od 1981 do 2010
Figure 3. The variability of quotient of summer rainfall total (VI-VIII) to annual rain-fall total (I-XII) in the Bydgoszcz region in the years 1981-2010
WNIOSKI
1. Średnie wieloletnie 1981-2010 wysokości opadów atmosferycznych w poszczególnych miesiącach, fragmentach i w całym okresie wegetacyjnym, ogólnie zgodne z dotychczasowymi opracowaniami, pozwalają zaliczyć rejon Bydgoszczy do obszarów o najniższych opa-dach w Polsce.
2. Opady atmosferyczne okresu wegetacyjnego w rejonie Bydgoszczy, w latach 1981-2010 cechowała bardzo duża zmienność czasowa, po-wodująca klimatyczne ryzyko uprawy roślin. Największa zmienność czasowa dotyczyła miesiąca sierpnia. Nie stwierdzono poszerzenia zmienności czasowej sum opadów w latach 1996-2010, w porównaniu do okresu 1981-1995.
3. Istotny trend wzrostu sum opadów w okresie od 1981 do 2010 stwier-dzono tylko w miesiącu maju. W pozostałych przypadkach uzyskano bardzo małe współczynniki korelacji i determinacji. Zarysowała się natomiast tendencja do spadku udziału opadów letnich (VI-VIII) w su-mie rocznej, zgodna z projekcjami IPCC.
4. Sumy opadów atmosferycznych wysoce istotnie wpływały na wyso-kość plonów wybranych upraw rolniczych. Najwyższe współczynniki korelacji uzyskano uzależniając plon od sumy opadów w miesiącach wzmożonych potrzeb wodnych roślin. Lepsze zależności opady-plon uzyskano wykorzystując wyniki plonowania w skali produkcyjnej, w porównaniu ze skalą doświadczeń polowych.
Tabela 4. Charakterystyka zależności wysokości plonów od sumy opadów atmosferycznych w okresach wzmożonych potrzeb wodnych Table 4. Characteristics of the dependency of yields on the rainfall totals
during periods of increased water needs
Uprawa
Crop SkalaScale Średni plon Average yield (dt.ha-1) Zakres plonów Range of yield (dt.ha-1) Wsp. zmienności CV (%) Okres wzmożon-ych potrzeb wodnych Period of increased wa-tering needs Zakres opadów Range of rainfall (mm) Wsp. korelacji r Przyrost plonów Increase in yield (dt.ha-1·10mm-1) Ziemniak Potato P 207 155-238 15,0 VI-VIII 170-301 0,935** 5,0 Ziemniak średniowczesny Semi-early potato D 286 140-441 37,7 VI-VII 46-249 0,935** 12,7 Jęczmień Barley P 31,4 25,0-35,6 12,0 V-VI 27-179 0,950** 0,69 Jęczmień jary browarny Spring malting barley D 38,4 19,8-56,0 32,4 V-VI 27-179 0,869* 2,09 Kukurydza na ziarno
Corn for grain P 55,2 38,9-65,6 17,8 VI-VII 46-249 0,948** 1,18
Kukurydza na ziarno
Corn for grain D 87,9 5,9-160,7 62,8 VI-VII 46-249 0,939** 6,54
Strączkowe
Legumes P 24,3 19,6-27,5 11,9 V-VII 86-283 0,892** 0,31
Bobik
Field Bean D 31,4 5,8-5,35 60,5 V-VII 86-283 0,866* 1,96
P – skala produkcyjna, D-ścisłe doświadczenia polowe, P-scale of production, D – scale of experimental field ** istotność na poziomie 0,01, * istotność na poziomie 0,05 **significant at p=0,01, * significant at p=0,05
LITERATURA
Bąk B. (2003). Warunki klimatyczne Wielkopolski i Kujaw. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, t.3, z.(9), 11-38
Bojar W., Żarski J., Verburg R., Brouwer F. (2012). Circumstances of climatic changes
impacts on agricultural production taking attention regional characteristics. Studies
& Proceedings of Polish Association for Knowledge Management, 61, 29-45 Chmura K., Chylińska E., Dmowski Z., Nowak L. (2009). Rola czynnika wodnego
w kształtowaniu plonu wybranych roślin polowych. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 9, 33-44
Czarnecka M., Nidzgorska-Lencewicz M. (2012). Wieloletnia zmienność sezonowych
opadów w Polsce. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, t.12, z.2(38), 45-60
Dragańska E.W. (2012). Prognoza rozwoju I plonowania kukurydzy uprawianej na
ziarno w Polsce w aspekcie wybranego scenariusza zmian klimatu. Rozprawy
i monografie, 160, UWM Olsztyn, ss. 180
Garnier B.J. (1996). Podstawy klimatologii. IMGW Warszawa, 97-114
Grabarczyk S., Żarski J., Dudek S. (1994). Zależność klimatycznych wskaźników
niedoborów wodnych od opadów atmosferycznych. Roczniki Akademii Rolniczej
w Poznaniu, CCLVII, 15-19
Grabarczyk S., Peszek J., Rzekanowski C., Żarski J. (1990). Rejonizacja potrzeb
deszczowania w Krainie Wielkich Dolin. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk
Rolniczych, z. 387, 73-87
Kossowska-Cezak U., Martyn D., Olszewski K., Kopacz-Lembowicz M. (2000).
Meteorologia i klimatologia. Pomiary, obserwacje, opracowania. Wydawnictwo
Naukowe PWN Warszawa, 88-108
Kuchar L., Iwański S. (2013). Ocena opadów atmosferycznych dla potrzeb produkcji roślinnej
w perspektywie lat 2050-2060 I wybranych scenariuszy zmian klimatu w północno-centralnej Polsce. Infrastruktura I Ekologia Terenów Wiejskich, 2/I, 187-200
Kundzewicz Z.W., Kozyra J. (2011). Ograniczanie wpływu zagrożeń klimatycznych
w odniesieniu do rolnictwa i obszarów wiejskich. Polish Journal of Agronomy, 7, 68-81
Kuśmierek-Tomaszewska R., Żarski J., Dudek S. (2012). Meteorological automated
weather station data application for plant water requirements estimation.
Computers and Electronics in Agriculture, vol.88, 44-51
Kuśmierek-Tomaszewska R., Żarski J., Dudek S., Januszewska-Klapa K. (2013).
Evaluation of needs and expected effects of sprinkler irrigation in potato cultivated in the Kujawsko-Pomorskie region. Infrastructure and Ecology of Rural Areas,
1/III, 67-76
Łabedzki L. (2006). Susze rolnicze. Zarys problematyki oraz metody monitorowania
i klasyfikacji. Wydawnictwo IMUZ Falenty, ss. 107
Rozbicki T. (2013). Zastosowanie modeli matematycznych do szacowania wielkości
plonów pszenicy ozimej I jęczmienia jarego w aspekcie spodziewanych zmian klimatu. Rozprawy i Naukowe Monografie, 430, SGGW Warszawa, ss. 123
Ziernicka-Wojtaszek A. (2006). Zmienność opadów atmosferycznych na obszarze Polski
w latach 1971-2000. Rozdział w monografii Klimatyczne aspekty środowiska
geograficznego pod red. J. Trepińskiej i Z. Oleckiego. IGiGP Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie, 139-148
Żarski J., Dudek S. (1999). Rozkład przestrzenny opadów atmosferycznych w gminach
województwa bydgoskiego. Zeszyty Naukowe ATR w Bydgoszczy nr 217,
Rolnictwo 43, 43-51
Żarski J., Dudek S. (2000). Charakterystyka warunków termicznych i opadowych
województwa kujawsko-pomorskiego w aspekcie potrzeb ochrony środowiska.
Zeszyty Naukowe WSHE we Włocławku, t. VI, 85-98
Żarski J., Dudek S., Kuśmierek-Tomaszewska R., Januszewska-Klapa K. (2013). Ocena
potrzeb i przewidywanych efektów deszczowania zbóż jarych w regionie kujawsko-pomorskim. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 1/II, 97-107
W pracy wykorzystano wyniki badań wykonanych w ramach projektu
FACCE JPI – MACSUR pt. „A detailed climate change risk assessment for European agriculture and food security, in collaboration with international projects”,
finansowanego przez NCBiR
Prof. dr hab. Jacek Żarski zarski@utp.edu.pl Dr Stanisław Dudek Dr Renata Kuśmierek-Tomaszewska Katedra Melioracji i Agrometeorologii Wydział Rolnictwa i Biotechnologii 85-029 Bydgoszcz, ul. Bernardyńska 6 Dr hab. Waldemar Bojar, prof. UTP Dr hab. Leszek Knopik, prof. UTP Mgr inż. Wojciech Żarski Katedra Inżynierii Zarządzania Wydział Zarządzania 85-790 Bydgoszcz, ul. Fordońska 430
